Depuis l`Antarctique, les mystères de l`origine de l`Univers1…

Projets
CNRS Dépasser les frontières
Bureau du CNRS en Chine
No20 Automne 2015
Depuis l’Antarctique, les mystères de
l’origine de l’Univers1…
Le photomètre PAIX a subi une série
d’améliorations avec des capteurs plus
performants, un passage à trois couleurs,
une automatisation qui nécessitait
toutefois la présence d’un hivernant
et maintenant une robotisation qui ne
nécessite que de courtes interventions
ponctuelles (voir illustrations 1, 2, 3 et
4). Avec nos collègues chercheurs et
ingénieurs chinois, nous avons un autre
prototype de ce photomètre que nous
avons installé sur le site Ali, au Tibet (voir
illustration 2). Une étude est en cours pour
implanter cet instrument au Dôme A et
participer activement aux améliorations
à lui apporter, aussi bien à Dôme C qu’au
Dôme A, qui sont deux sites antarctiques
aux propriétés climatiques similaires.
par Merieme Chadid2
Depuis déjà 2004, une collaboration dans la recherche
en astronomie entre notre équipe et l’Académie des
Sciences de Chine3 (CAS) s’est consolidée autour
de la qualification des sites astronomiques et la
physique des atmosphères et la pulsation stellaire.
De nombreux échanges de chercheurs ont eu
lieu entre nos instituts ainsi que des observations
astronomiques faites aussi bien en France qu’en Chine
(Tibet). De nombreuses publications conjointes ont vu
le jour dans des revues internationales de rang A.
Nos premières études ont concerné l’instrumentation
pour la qualification des sites avec la conception d’un
« Differential Image Motion Monitor » (DIMM) et
d’un « Single Star Scidar « (SSS) qui ont été mis au
point à Nice en France puis testés dans de nombreux
sites à travers le monde et notamment au Dôme C.
Ils ont ensuite été prototypés et mis en opération
dans les observatoires chinois de XingLong (là où
réside le grand spectromètre multi-fibre LAMOST) et
maintenant à Ali, dans l’extrême Nord-Ouest du Tibet,
qui promet de devenir le site Chinois de référence.
Une étude a aussi été entreprise pour la faisabilité
d’une implantation de ces deux instruments au
Dôme A, le site du plus haut plateau antarctique,
sous responsabilité Chinoise.
Plus récemment, une importante collaboration a
débuté sur le thème de la physique stellaire, et plus
particulièrement l’évolution et la pulsation stellaires
avec l’Académie des Sciences de Chine (CAS) et son
département « National Astronomical Observatories
of China - NAOC », dans le cadre du premier
programme de recherche polaire international en
Astronomie, et plus particulièrement sur la physique
stellaire en Antarctique, en utilisant la continuité des
observations qui n’est possible sur terre que dans les
zones polaires de l’Antarctique. Ce programme, en
cours à la station franco-italienne au Dôme C depuis
20
2014 et qui regroupe de nombreux ingénieurs et
chercheurs internationaux, est soutenu en partie
par l’Institut polaire Paul Emile Victor (IPEV).
Il s’agit du programme 1096, dont l’acronyme est
«PAIX & EXPLORER», intitulé «Photometer AntarctIc
eXtinction & EXoplanets, PuLsatiOn & high REsolution
spectRoscopy». Ce programme utilise au maximum
les potentialités du Dôme C, en suivant, en continu
sur 150 “jours”, la courbe de lumière d’étoiles
pulsantes, permettant d’atteindre une résolution en
fréquence que seuls deux satellites sont capables
d’atteindre : CoRoT et Kepler. Ce programme polaire
nous a déjà permis de réaliser plusieurs publications
internationales de rang A avec nos collègues chinois4.
Nous continuerons ainsi à explorer, depuis le cœur de
l’Antarctique en compagnie de nos collègues chinois,
les mystères de l’origine de l’Univers. Ces avancées
scientifiques importantes sont la résultante d’un
site d’une extrêmement bonne qualité optique joint
à l’observation en continu des cibles circumpolaires
et d’une collaboration franco-chinoise de grande
importance.
Cette collaboration a pu être menée grâce
au soutien de plusieurs institutions5.
Illustration 2 : version chinoise du photomètre PAIX, telle qu’elle est installée
sur le site de Ali, au Tibet. Ce site est situé à une altitude de 5 100 m et possède des conditions climatiques et d’isolement très similaires à celles rencontrées au Dôme C ou au Dôme A. Crédits : Eoin MACDONALD / IPEV
1
Illustration 1 : Le photomètre PAIX dans sa première version installée au Dôme C, en Antarctique, en 2006.
Projets
Illustration 3: Le photomètre PAIX dans sa version automatisée. En arrière plan, on distingue le
haut plateau glacé. Au foyer du télescope on voit
la boîte thermostatée contenant la caméra CCD.
L’autre boîte blanche contient une autre caméra
de reconnaissance du champ stellaire. Toutes les
pièces électroniques sont à température régulée
et les engrenages mécaniques sont lubrifiés avec
des graisses qui gardent leurs performances pour
des températures allant jusqu’à -80°.
Collaboration franco-chinoise au Dôme C, Programme IPEV 1096,
Station Concordia « PAIX -Photometer AntarctIc eXtinction ».
2
Astronome et « Young Leader » de la « France China Foundation » Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur,
UMR-CNRS 7293 Lagrange). En liaison avec Pascal Morin, Directeur Scientifique des Programmes IPEV.
3
Le « National Astronomical Observatories of China - NAOC »
4
Par exemple Chadid et al. 2010 A&A 516, 15 et Chadid et al. 2014 AJ 148, 88
5
L’Institut polaire Paul-Emile Victor, l’Agence Nationale de Recherche (ANR CASDOA), l’INSU/CNRS, l’agence de recherche de
forces aériennes américaines (« US Air Force ») ainsi que divers programmes d’échanges franco-chinois dont le LIA « Origins ».
21
Projets
CNRS Dépasser les frontières
D’autre part, ayant été sélectionnée comme « Young
Leader » de la « France China Foundation », Merieme
Chadid participe activement au développement de
la recherche scientifique en astronomie et aux liens
scientifiques entre la France et la Chine. En Septembre
2014, à Pékin, elle s’est entretenue, dans le cadre de
la « France China Foundation » avec le Vice-Président
de la République populaire de Chine, M. LI Yuanchao,
M. Jean-Pierre Raffarin, ancien Premier ministre et
M. Maurice Gourdault-Montagne, Ambassadeur
de France en Chine pour la promotion de projets
scientifiques entre la France et la Chine.
Les missions de l’IPEV
L’institut polaire Paul Emile Victor (IPEV) offre
les moyens humains, logistiques, techniques et
financiers ainsi que le cadre juridique nécessaires
au développement de la recherche scientifique
française dans les régions polaires et subpolaires.
L’isolement et les climats extrêmes de ces
régions imposent aux opérateurs une technicité
et un savoir-faire particuliers. Regroupant des
professionnels de la logistique polaire, l’institut met
à profit sa connaissance des milieux extrêmes et ses
compétences spécifiques pour coordonner, soutenir
et mettre en œuvre entre soixante et quatre-vingts
programmes scientifiques et technologiques chaque
année dans les régions de hautes latitudes, au
nord comme au sud. Depuis son siège à Brest, les
équipes permanentes de l’IPEV, une cinquantaine de
Bureau du CNRS en Chine
No20 Automne 2015
personnes dont les deux tiers sont mis à disposition
par le CNRS, gèrent les moyens nécessaires à
l’organisation des expéditions scientifiques. Lors de
la saison 2015-2016, 87 programmes seront mis en
œuvre dont 35 en Antarctique, 27 en Arctique et 25
dans les îles subantarctiques.
Illustration 4: Le photomètre PAIX dans sa dernière version
robotisée. PAIX est maintenant utilisé automatiquement sans
aucune intervention humaine grâce à des logiciels de contrôle
PACS. Les séquences d’observation à distance sont scriptées et
les données sont automatiquement transférées, via un tunnel
VPN, à un serveur géré en Italie par l’ENEA. Ici, on voit une des
rares interventions humaines au cours de l’hiver 2015.
Traversée terrestre entre la base Dumont d’Urville et le Dôme C
Crédits : Katell Pierre / IPEV
En Antarctique et dans les îles subantarctiques,
ce sont environ 200 saisonniers ou hivernants
répartis sur les bases qui permettent à plus de 200
chercheurs de travailler sur le terrain. En Arctique,
une centaine de scientifiques partent chaque année
avec le soutien de l’IPEV.
Une trentaine de corps de métiers, mécaniciens,
logisticiens, opérateurs ou encore responsables
d’instrumentations et d’opérations scientifiques,
développent sur le terrain des techniques de pointe
adaptées à des environnements et des climats très
rigoureux et parfois extrêmes. Pour faire vivre les
bases, l’IPEV achemine plus de 300 tonnes par an
de biens dont 30 tonnes de nourritures. Grâce à
son savoir-faire et aux plateformes scientifiques
déployées, l’IPEV contribue à mettre en valeur les
pôles et favorise la sensibilisation du public aux
problématiques propres à ces régions.
A l’échelle internationale, l’institut participe
à la concertation scientifique, logistique et
environnementale sur les régions polaires à travers
des structures telles que l’ « European Polar Board
(EPB) », le « Council Of Managers of National
Antarctic Programs (COMNAP) » ou encore la Réunion
consultative du traité sur l’Antarctique.
Par ailleurs, l’IPEV a la responsabilité de la mise
en œuvre du plus grand navire océanographique
européen, le Marion Dufresne, qui embarque
chaque année plus de 300 chercheurs à son bord
sur toutes les mers du monde.
Historique
En janvier 1992, l’Institut Français pour la Recherche
et la Technologie Polaires (IFRTP) est né de la fusion
de la mission de recherche des Terres Australes et
Antarctiques Françaises (TAAF) et des Expéditions
Polaires Françaises (EPF). Implanté à Brest en 1993,
il a été prorogé en janvier 2014 pour une durée de
12 ans sous le nom d’Institut polaire français PaulEmile Victor (IPEV).
L’IPEV est un groupement d’intérêt public
(GIP) dont les membres sont :
• Ministère de l’Enseignement Supérieur et
de la Recherche (MESR)
• Ministère des Affaires Etrangères et du
Développement International (MAEDI)
• Centre National de la Recherche Scientifique
(CNRS)
• Institut Français de Recherche pour
l’Exploitation de la Mer (Ifremer)
• Commissariat à l’Energie Atomique (CEA)
• Centre National d’Etudes Spatiales (CNES)
• Météo-France
• Terres Australes et Antarctiques Françaises
(TAAF)
22
Projets
Base franco-italienne Concordia (Dôme C)
Crédits : Eoin Mac Donald / IPEV
23